天山造山带是中亚巨型复合造山带的一部分,位于南侧的塔里木盆地出露了不同类型的古生代时期花岗岩,并记录有完整的构造演化历史,是探讨地壳深部物质组成和生长演化的理想场所。然而目前缺乏能够示踪岩浆源区物质组成及演化过程的资料,严重限制了对天山造山带地壳演化的理解。本论文以塔里木北缘库鲁克塔格西段454.6~340.6Ma的四个未经过岩浆示踪的花岗质岩石为研究对象,收集了它们的年代学、岩石地球化学资料,并进行了系统的Lu-Hf同位素研究,通过比较它们在这一时间段的变化特征,来探讨库鲁克塔格地区的深部物质组成及演化,最终探讨该地区古生代时期的地壳生长方式及南天山造山带与塔里木北缘古生代时期的构造演化。Lu-Hf同位素结果表明,库鲁克塔格西段454.6Ma二长花岗岩具有较负的εHf(t)值(-11.60~-26.71)以及古老的Hf的二阶段模式年龄(2.2~3.1Ga),表明了源区物质以新太古代-古元古代的地壳物质为主;419.2Ma和400.6Ma的花岗质岩石中,εHf(t)值均处于正负值之间(-6.59~0.82),Hf的二阶段模式年龄在1.3~1.8Ga之间,表明了源区物质不仅有中元古代晚期的地壳物质,还存在幔源岩浆参与并发生混和作用;340.6Ma二长花岗岩具有较负的εHf(t)值(-40.79~-17.28)以及古老的Hf的二阶段模式年龄(2.5~3.9Ga),表明了源区物质以新太古代早期-古元古代的地壳物质为主。结合区域地质资料和岩石地球化学特征,我们认为454.6~419.2Ma南天山洋向南俯冲并产生了活动大陆边缘;随后,419.2~400.6Ma在持续的洋-陆俯冲作用过程中,含幔源物质的岩浆与其诱发的地壳物质部分熔融并形成的长英质岩浆在地壳深部经过混合作用形成壳幔混源岩浆,这一方式反映出了该时期大陆地壳的垂向增长;最后~340.6Ma出现了大量S型花岗岩,形成于活动大陆边缘,暗示了南天山洋处于俯冲阶段的晚期,逐渐闭合于碰撞环境中。